Appunti corso Tecnologia meccanica e qualità (parte 3/4)

Ritiro

Dalla temperatura di colata alla temperatura ambiente si incontrano tre ritiri differenti:

1. durante il raffreddamento in fase liquida (V_TC - V_TL)
2. durante la fase di solidificazione (V_TL - V_TS)
3. durante il raffreddamento in fase solida (V_TS - V_TA)

Si vede che ci sono diversi contributi al ritiro

Si può compensare il ritiro in due modi:

1. Compensazione applicata in fase liquida e in fase di solidificazione
2. Compensazione applicata in fase solida

Ha senso aggiungere del materiale liquido per riempire i vuoti creati dal ritiro

Ritiro

Dalla temperatura di colata alla temperatura ambiente si incontrano tre ritiridifferenti:

1. durante il raffreddamento in fase liquida (V_TC - V_TL)
2. durante la fase di solidificazione (V_TL - V_TS)
3. durante il raffreddamento in fase solida (V_TS - V_TA)

V_spec: volume specifico

Si vede che ci sono diversi contributi al ritiro

Si può compensare il ritiro in due modi:

1. Compensazione applicata in fase liquida e in fase di solidificazione
2. Compensazione applicata in fase solida

Ha senso aggiungere del materiale liquido per riempire i vuoti creati dal ritiro

1) Posizione dei magazzini di materiale che deve rimanere liquido per tutta la solidificazione

= accorgimento tecnologico che consente di compensare il ritiro nelle prime due fasi

2) Quando il materiale è solido, aggiungere di liquido non ha molto senso

= si cerca di sovradimensionare la cavità per fare in modo che il solo ritiro in fase solida mi porti alla fine (temperatura ambiente) il getto ad avere la forma desiderata.

Come si misura il ritiro

Il ritiro viene quantificato in due modi differenti.

• o attraverso il ritiro volumetrico percentuale:

_{rV = ^{VTC - VTS} / VTC}

• o attraverso il ritiro lineare percentuale partendo dalla variazione di lunghezza di un’unica dimensione del pezzo:

_{rL = ^{LTS - LTA} / LTS}

Per il ritiro in fase liquida e di solidificazione si usa il primo, per il ritiro in fase solida il secondo.

Per il ritiro in fase solida è chiaro che il getto ha già una geometria ben definita e quindi il ritiro volumetrico porta a delle variazioni percentuali uguali in tutte le lunghezze calcolate in tutte le direzioni di riferimento

⇨ è più informativo il ritiro lineare

Nel ritiro in fase liquida e in fase di solidificazione la variazione di volume avviene in modo non omogeneo

⇨ è più informativo il ritiro volumetrico

Il ritiro in fase liquida e di solidificazione (V_TC – V_TFS) viene contrastato mettendo dei serbatoi di materiale liquido (materozze) collegati al pezzo, posizionati e dimensionati opportunamente in maniera tale che siano gli ultimi a solidificare.

L’entità del ritiro volumetrico durante la solidificazione varia da materiale a materiale e dalla eventuale presenza di una pressione maggiore di quella ambiente.

Per contrastare il ritiro in fase solida è necessario sovradimensionare la cavità di una quantità pari al ritiro.

L’entità del ritiro lineare per i materiali comunemente utilizzata in fonderia è:

EsempioIl ritiro lineare per l’acciaio non legato è circa 1,8%.Se si vuole ottenere una barra di acciaio di un metro occorre creare una cavità di 1018 mm.

Dinamica del ritiro

Contrazione di un getto cilindrico durante la solidificazione e il raffreddamento:

Con le materozze si cerca di non far formare le cavità di ritiro.

Durante la solidificazione le parti vicine a quelle che solidificano forniscono materiale liquido e compensano al ritiro, cioè fungono da alimentatori.

Si ritiene che la parte A solidifichi dopo quella adiacente B se è almeno:

M_A ≥ 1.1 · M_B

L’ultima parte del pezzo a solidificare deve essere alimentata dalla materozza. Per fare in modo che la materozza solidifichi dopo il pezzo è sufficiente che il modulo termico della materozza sia maggiore del modulo termico del pezzo:

M_m = 1.2 · M_p

Essendo adiacenti e rispettando la regola si può capire che ⬜ solidifica prima di ➋ e ➋ fornisce il liquido necessario alla compensazione dell’eventuale ritiro

=> ➋ funge da materozza

Stesso vale per i successivi blocchi.

La cavità di ritiro si forma nel blocco ⬛

=> posizionare materozza sull’oggetto che solidifica per ultimo

Metodo di Caine o Diagramma di Caine

Il metodo basato sul diagramma di Caine utilizza un grafico riportante in ascisse e ordinata